实用勘探开发油气地球化学

第1章 概述

1.1 油气地球化学简史

1.2 基本概念

1.2.1 石油

1.2.2 地球化学

1.2.3 含油气系统

1.2.4 沉积有机质

1.2.5 其他沉积有机物

1.3 有机化学综述

1.3.1 共价键

1.3.2 油气

1.3.3 芳香烃

1.3.4 含氮、含硫、含氧化合物

1.3.5 沥青质

1.3.6 化学反应

1.4 稳定同位素

第2章 油气的生成与聚集

2.1 沉积物中的有机质

2.2 干酪根的形成

2.3 烃源岩沉积

2.4 成熟与生烃

2.5 石油运移

2.6 非烃气体来源

2.6.1 二氧化碳

2.6.2 氮气

2.6.3 硫化氢

2.6.4 氦气

2.6.5 氢气

2.7 煤作为油源岩

2.8 总结

第3章 烃源岩评价

3.1 样品采集

3.1.1 岩屑

3.1.2 顶部空间气体／罐装岩屑

3.1.3 钻井液和添加剂样品

3.1.4 岩心和井壁岩心

3.2 总有机碳（TOC）

3.3 岩石热解分析

3.3.1 烃源岩有机质丰度评价

3.3.2 烃源岩有机质成熟度评价

3.3.3 烃源岩有机质类型评价

3.4 溶剂提取、SARA分析和提取数据

3.5 气相色谱分析（GC）

3.5.1 烃源岩有机质类型评价

3.5.2 烃源岩有机质成熟度评价

3.5.3 识别污染

3.6 顶空气体分析

3.6.1 烃源岩有机质丰度评价

3.6.2 烃源岩有机质成熟度评价

3.7 热解-气相色谱法（PGC）

……

8.4.1射线路径模型

8.4.2达西流动模型

8.4.3入侵渗透建模

8.5保存预测

8.6一维模型结果

8.6.1埋藏史图

8.6.2深度剖面

8.6.3时间剖面

8.7模型验证

8.8敏感性分析

8.9体积估计

8.10盆地模拟在非常规油气勘探中的作用第9章 含油气系统的概念和工具…9.1要素和流程

9.2时间

9.3空间

9.4区带和远景区

9.5有效的含油气系统

9.6风险参考文献

第1章概述

在石油勘探和开发领域，地球科学在很长一段时间内被人们称作“G&G”，即地质学和地球物理学（Geology and Geophysics）。然而，油气地球化学(Geochemistry）在勘探石油和天然气的过程中也是一个重要方面，因此本书认为它应当是除地质学和地球物理学之外的第三个“G”。本书旨在通过介绍油气地球化学如何应用于常规和非常规的油气勘探与生产，以及油气地球化学在盆地模拟和含油气系统中扮演的角色来阐述油气地球化学的重要性。最后，希望读者能够将石油地质学看作“3G”，而非“2G”。

在深入探讨油气地球化学的基础理论和实际应用之前，本章将从油气地球化学的发展历史着手，让读者知晓其发展至今的演变过程，接下来介绍一些基本定义，并用通俗易懂的语言展开讨论。本章的最后将回顾有机地球化学中的部分重要知识以及稳定同位素中的一些相关概念。

在正式展开论述之前，笔者对本书进行简单概述。本书不是专为油气地球化学专家编写的，并未对书中出现的概念、技术和数据进行详细分析，也不是地质学家或地球物理学家可以用来理解的一本有“配方”的“菜谱”。尽管许多读者在阅读本书后会有一些简单的自我理解，但这些理解有可能是严重错误的。本书是为非油气地球化学专业的地球科学家提供的一本参考书，以便更好地了解油气地球化学在油气勘探和生产领域的潜在应用价值。读完本书后，这些地球科学家将能更好地阅读和理解油气地球化学报告，向油气地球化学家提出更有探索价值的前瞻性问题，以及将他们的发现应用于石油和天然气的勘探及生产项目。

1.1油气地球化学简史

油气地球化学是一门相对年轻的学科，它的起源可以追溯到1934年Albert Treibs（1934）在原油中发现的类叶绿素结构。虽然早在19世纪末，许多石油地质学家就认为石油是从沉积岩中的有机物演化而来的，但Treibs的发现成为原油来源于有机物的不可否认的证据（Durand，2003）。到20世纪50年代，大多数石油公司逐渐开展石油和天然气研究项目，特别是研究油气的形成和运移。Hunt和Meinert(1958）获得批准的专利《利用烃源岩勘探石油的一项方法》是油气地球化学对石油工业产生重要影响的一个标志。

直到20世纪60年代初期，关于有机地球化学的专业协会和研究会议才初步建立，第一本学科专著也得以发布（Breger，1963）。同一时期，各类先进分析工具和分析方法的发展，如气相色谱法和质谱分析法的改进等，也为沉积岩和原油中有机化合物的分布和结构研究提供了更为详细的数据。同时，这些新数据也促进了生物标志化合物概念的产生和发展(Eglinton和Calvin，1967），生物标志化合物（分子化学化石）在此后也逐渐成为油一岩对比和油一油对比的重要工具。

20世纪60年代末至70年代初，人们对生烃过程有了新的认识，生油窗的概念从此形成。在此期间，人们还意识到研究沉积岩热成熟度和干酪根组成的必要性，并开始重视油气运移理论。到70年代中期，岩石热解仪已被开发并投入使用（Espialie等，1977），用于石油工业界表征烃源岩特征和热演化的标准化分析方法从那时起便一直沿用至今。70年代末，Tissot和Welte（1978）出版了《石油的形成与分布》一书，Hunt（1979）出版了第一本油气地球化学教科书《油气地质与地球化学》。

20世纪80年代，热解和生物标志化合物技术被广泛应用，使得人们对油气运移有了更深层次的认识。同一时期，盆地建模也成为主流。以前的盆地建模工作要么建立在简化的时间一温度关系上（Connan，1974），要么依赖于大型计算机的复杂计算。随后，Wa-ples（1980）根据Lopatin（1971）之前的研究成果提供了一种简单的估计成熟度的方法，但该方法需要地质学家使用绘图纸并手持计算器制作模型。个人计算机普及后，盆地模拟迅速成为油气地球化学和石油勘探的一项标准方法。

20世纪80年代的另一个重大进展是Sluijk和Parker（1986）发表的一篇论文，该论文论述了油气地球化学在勘探中的价值。如图1.1所示，他们评估了3种方法对165个勘探目标的勘探效率，分别是随机钻探、基于地球物理评价的圈闭大小的勘探以及油气地球……

本书主要包括石油的来源、烃源岩的沉积、生烃和油气运移。还包括如何将这些概念应用于烃源岩评价、油-油和油-源岩对比的描述，以及在勘探工作中解释天然气数据的方法。最后，对石油地球化学在油藏连续性、产量分配、提高采收率监测等方面的应用进行了深入的阐述。这本书是由一位石油地球化学专家撰写的，强调地球化学在解决勘探和生产问题中的实际应用，有200多个图解、表格和图表。